《探究电流与电阻的关系》高频考点

《探究电流与电阻关系》高频考点
【实验目的】探究电流与电阻的关系。

【提出问题】电流和电阻之间有什么样的关系？
【猜想与假设】电流与电阻成反比。

【设计实验】仍使用控制变量法，即保持定值电阻两端的电压不变，研究电压不变时，电流与电阻的关系。

电路图：
【实验过程】
（1）按图接好电路。

注意连接时开关要断开，开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处，实物图如下所示。

（2）分别将5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻连入电路，检查电路后闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数保持3V不变，分别记下电流表的示数，填入表格。

U=3V
次数电阻R/Ω电流I/A
15Ω0.6
210Ω0.3
315Ω0.2
（3）根据数据画出I-R图像。

【实验结论】电压一定时，电流与电阻成反比。

【考向点拨】
1.探究方法：控制变量法；
2.探究电流与电阻关系时：控制电压不变；
3.连接电路前应注意哪些问题：断开开关、变阻器处于最大位置、电流表和电压表选择合适量程、注意正负接线柱不能接反；
4.探究电流与电阻关系时，变阻器的作用：控制导体两端电压不变；
5.完善表格，填入正确值：根据实验规律和给出数据，填入正确值；
6.多次测量目的：寻找规律；
7.补充实验电路：按元件顺序观察缺少部分，然后进行连接，注意不能交叉；
8.电路连接改错：电流要从电流表、电压表正极入、负极出，量程选择要预估，元件连接要符合要求，电流表要串联在电路中，电压表要与被测元件并联，变阻器要一上一下接入电路；
9.连接电路时：开关应处于断开状态；变阻器应置于阻值最大位置；
10.变阻器的连接时：一上一下；
11.在电阻一定时，导体电流与导体电阻的关系：电流与电阻成反比。

【典例1】（2021·吉林·中考真题）在探究电流与电阻关系的实验中，所用实验器材均完好，如图所示，电源电压为6V不变，定值电阻分别为10Ω、15Ω、20Ω、30Ω，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”。

（1）实验前，发现电流表的指针位置如图甲所示，原因是电流表___________。

（2）如图乙所示，导线应与滑动变阻器的_________接线柱相连。

（3）电路连接完成后，分别用10Ω、15Ω、20Ω的电阻进行实验，正确操作，记录的数据如下表所示，则实验中控制电压表的示数为________V不变。

当使用30Ω的电阻做实验时，无论怎样调节滑动变阻器的滑片都无法使电压表的示数与前三次相同，为了继续完成第四次实验，如果只能更换电源，则电源电压应不高于_______。

实验次数 1 2 3 4
R/Ω10 15 20 30
I/A 0.3 0.2 0.15
（4）分析实验数据得出结论：在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成__________。

【答案】没调零；C或D；3；5；反比。

【解析】（1）实验前，电流表有示数，即指针没有在零刻度，原因是电流表指针没调零。

（2）变阻器应一上一下接，所以a接C或D。

（3）取第1组数据，电压为U1=I1R1=0.3A×10Ω=3V
则实验中控制电压表的示数为3V。

30Ω电阻分压为3V，所以电流为
变阻器取最大20Ω，变阻器分压U3=IR P=0.1A×20Ω=2V
电源电压最大为U4=3V+2V=5V
（4）由表格，在电压一定时，电流和电阻乘积为定值，故可得在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比。

【典例2】（2021·安徽中考真题）用图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”，电源电压为3V，滑动变阻器的规格为“20Ω 1.5A”；
（1）实验时，依次更换不同的电阻，调节__________，保证电阻两端电压不变，分别记录每次电阻R 和电流示数I，数据如下表：
实验次数 1 2 3 4 5
电阻R/Ω30 20 15 10 5
电流I/A 0.08 0.12 0.16 0.48
电阻的测数0.33 0.50 0.067 0.100 0.200 （2）第4次实验的电流表示数如图乙所示，该数为______A；
（3）为了更精确地描述I与R的关系，在表中增加了1/R的数据，并根据I，1/R的值在图丙的坐标纸中描出相应的点。

请你在图丙中补充第4次的实验数据点，并作出I-1/R的图像；
（4）根据图像可以得到的实验结论是：__________________________。

【答案】滑动变阻器的滑片；0.24；如图；见解析。

【解析】（1）实验时，更换不同的电阻，调节滑动变阻器的滑片，保持电阻两端的电压不变，记录电阻值和电流值。

（2）由图乙可知，电流表的量程是0～0.6A，分度值是0.02A，电流表的示数是0.24A。

（3）由表中数据，利用描点法画出I-1/R的图像，如图所示：
（4）由图像可知，电流与电阻的倒数成正比，可以得到电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。

【练习】
1.用图甲所示电路探究“电流与电阻的关系”，电源电压为3V ，滑动变阻器的规格为“20Ω 1.5A ”
（1）实验时，依次更换不同的电阻，分别记录每次电阻R 和电流表示数I ，数据如表，其中第4次实验的电流表示数如图乙所示：实验中滑动变阻器除了保护电路之外，还具有的作用是______；
实验次数 1 2 3 4 5 电阻 /Ω 30 20 15 10 5 电流 /A 0.08 0.12 0.16 0.48 电压 /V
0.033
0.050
0.067
0.100
0.200
（2）同学们在表中增加了1/R 的数据，并根据I -1/R 的值在图丙的坐标纸中描出了相应的点，请你在图丙中补充第4次的实验数据点，并作出I -1/R 图像相对于I -R 图像，_______________________，该图像的优点是_______________________________；
（3）根据图像可以得到的实验结论是：_____________________________。

【答案】控制定值电阻两端的电压不变；如图；见解析；在电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比。

【解析】（1）实验时，依次更换不同的电阻，通过调节滑动变阻器的滑片使定值电阻两端电压不变。

（2）如图乙所示，电流表选用的是0～0.6A 量程，分度值为0.02A ，电流表的示数为0.24A ，对应电阻的倒数为141
0.110R -=
=ΩΩ
第4次实验在图象中的坐标为（0.24，0.10），描出这个点，将各点连接作出图像如图所示：
该图像能直观地判断出电流与电阻的定量关系，更精确地描述电流与电阻的关系。

（3）图像知，电压一定时，I与1/R成正比，所以导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。

2.某小组同学为了探究电流跟电阻的关系，选用学生电源的电压为3V恒定不变，四个定值电阳的阻值分别是5Ω、10Ω、20Ω和25Ω，滑动变阻器（10Ω 1A），开关、导线若干。

（1）连接电路时，开关应_________；滑动变阻器的作用除了保护电路外，还起到了________的作用；
（2）如图甲是小王同学设计的电路图，按这电路图连好电路后，闭合开关，可观察电流表指针________（选填“向左”、“向右”或“几乎不”）偏转；
（3）图乙是同组的小李同学连接的电路，他接错了一根导线，请你在这根导线上打“×”，并画出正确的连接位置________；
（4）将电路连接的错误改正后开始实验，在闭合开关S前，应使滑动变阻器的滑片P置于______端。

（选填“A”或“B”）
（5）实验时，先将5Ω定值电阻接入电路，滑片P移到阻值最大处，闭合开关，此时电压表示数为0.9V；移动滑片P的同时，眼睛应注视________使其示数为某一预设值，记下电流表示数为0.4A；之后断开开关，保持滑片P的位置不变，换用10Ω的定值电阻接入电路，闭合开关，此时电压表的示数会________（选填“增大”、“减小”或“不变”），接下来他应将滑动变阻器的滑片P应向_______（填“左”或“右”）移动，直至电压表示数为________V ；
由图像可以得出结论：_______________________；又由图像可知，当导体电阻为25Ω时，通过该电阻的电流为________A；
（6）但是实验中，在接入25Ω电阻后，该组同学无论怎样移动滑片，都不能使电压表示数达到原来的数值，小王同学在现有的器材基础上提出了以下实验方案，不能完成这次实验的是__________；
A.调低电源电压
B.再串联一个5Ω的电阻
C.再串联一个10Ω的电阻
D.将电压表改接到滑动变阻器两端
通过新的实验方案使25Ω的电阻完成实验后，________（选填“需要”或“不需要”）重新在新的实验方案下测量5Ω、10Ω、20Ω的电流和电压；
（7）小王同学想绘制电压表示数为2V时的I-1/R图像，请通过描点画出图像。

【答案】断开；控制电阻两端的电压不变；几乎不；如图；A ；电压表；增大；左；2；当电压一定时，导体中电流与电阻成反比；0.08；D ；不需要；如图。

【解析】（1）为了保护电路，连接电路时，开关应该处于断开状态。

滑动变阻器可以保护电路，还可以控制电阻两端的电压不变。

（2）图甲中电压表与定值电阻串联，由于电压表的内阻很大，在电路中相当于断路，所以电路中几乎没有电流，电流表几乎不偏转。

（3）在原电路中，电压表串联在电路中了，电流表与电阻并联了，这是错误的，电压表应并联在电阻两端，电流表应串联在电路中，如图所示：
（4）为了保护电路，实验前滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处即A 端。

（5）实验需要保持电压不变，移动滑片P 的同时，眼睛应注视电压表使其示数为某一预设值，并记下电流表示数；根据串联电路分压规律可知，定值电阻由5Ω换成10Ω，电压表的示数变大，要保持定值电阻两端的电压不变，需要滑动变阻器更大的阻值来分压，变阻器的滑片P 应向左移动。

电阻两端的电压始终保持U V =IR =0.4A×5Ω=2V，所以保持电压表的示数是2V 不变。

由图像可知，当电压一定时，导体中电流与电阻成反比；当导体电阻为25Ω时，通过该电阻的电流为
2=0.0825V U I R '=
='Ω
V
A U U R U R -=电源滑
定
①
上式的左右两边是定值，当变阻器连入的电阻最大时，对应的定值电阻应最大，此时电源的电压最大，由 ①得
210225U -Ω=Ω
电源V V
电源电压最大值为U 电源=2.8V
原来电源电压是3V ，可以调低电源电压完成实验，故A 不符合题意； BC.当定值电阻的阻值最大，滑动变阻器连入电路的电阻最大，由①式得到
2225R -=Ω
滑大3V V V
R 滑大=12.5Ω
变阻器的最大电阻至少为12.5Ω，现有变阻器的最大阻值是10Ω，若串联一个5Ω的电阻，由串联电阻的规律，当变阻器连入电路的电阻为R 串 =12.5Ω-5Ω=7.5Ω
接入25Ω电阻时实验可完成，同理，若串联一个10Ω的电阻，当变阻器连入电路的电阻为2.5Ω时，实验也能完成，故BC 不符合题意；
D.将电压表改接到滑动变阻器两端，电压表只是由原来测定值电阻的电压改为测量变阻器的电压，但原有条件下，无论怎样移动滑片，也都不能使定值电阻的电压达到2V ，故D 符合题意。

故选D 。

探究电流与电阻的关系，控制电阻两端的电压不变，记录电流随电阻的变化关系，为得到普遍性的规律多次测量，通过新的实验方案使25Ω的电阻完成实验后，定值电阻的电压保持不变，符合实验要求，不需要重新在新的方案下测量测量5Ω、10Ω、20Ω的电流和电压。

（7）由图丙可知，当电流为0.4A 、0.2A 、0.1A 时，对应阻值的倒数分别为0.2Ω-1、0.1Ω-1、0.05Ω-1，I -1/R 图像如图所示：。